张雪飞，张志国，杨立君，韩志远，赵国年

(内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010206)

0 引言

托克托发电公司2号机组锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的600MW亚临界、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、全封闭布置、控制循环单汽包燃煤锅炉，型号为HG－2008/17.4YM5，自2003年9月投产以来，水汽品质合格率均达98%以上，虽然整机水汽合格率较高，但仍不时有水汽指标异常情况出现，特别是出现了炉水氯离子含量超标的情况。锅炉水氯离子含量超标，极易破坏水冷壁保护膜而发生腐蚀，同时蒸汽所携带的氯离子也将对汽轮机钢材产生腐蚀损坏，危害极大。通过对2号机组炉水氯离子含量异常情况的跟踪分析，确定了炉水氯离子超标原因，提出处理意见，制订解决措施，防止炉水氯离子长期严重超标影响机组安全运行。

1 炉水氯离子含量超标情况

内蒙古大唐国际托克托发电公司2号机组投产后给水采用还原性全挥发处理工艺，炉水采用低磷酸盐处理工艺。凝结水精处理系统为英国KENNICOTT公司生产的2×50%凝结水量的前置过滤器和2×50%凝结水量高速混床，树脂再生分离方式采用CONESEP锥斗分离法。2号机组自投产以来，运行过程中过热蒸汽钠含量偏高，且波动较大，超标情况时有发生。为了减少蒸汽含钠量，2号机组于2008年10月开始，将炉水处理工艺改为AVT处理方式，即只在给水、凝结水中加入氨。但在2009年2月的一次炉水全分析中发现炉水氯离子含量超标，高达 2334.36μg/L，远超标准值 1000μg/L。2号机炉水、蒸汽水质情况见表1。

2009年4月，2号机组大修检查，发现汽轮机低压转子有腐蚀迹象，分析认为是2号机组在采用了AVT炉水处理工况后，不再加磷酸盐和氢氧化钠，蒸汽携带至汽机中的盐分中能抑制腐蚀的碱性成分比例大大降低，盐分中的氯化钠比例相应增大，加速了低压缸动静叶片金属表面的腐蚀。针对炉水指标和汽轮机检查的实际情况，研究决定首先改变炉水处理方式为弱碱化处理(即在pH低于9.3时加入微量氢氧化钠以提高炉水pH)，同时查清氯离子来源，确定氯离子超标原因。

表1 2号机炉水、蒸汽水质情况 μg/L

2 炉水氯离子含量超标原因

首先对可能导致炉水氯离子含量超标的药品纯度、补充水、凝汽器泄露、取样误差等原因进行了排查，排查结果表明药品纯度合格、补充水合格、凝汽器无泄漏、取样点合理，因此上述情况不是造成炉水氯离子含量超标的主要原因。

2.1 锅炉排污对炉水水质的影响

锅炉在运行时，随给水带入锅炉的杂质和腐蚀产物，只有很少部分被蒸汽带走，大部分留在炉水中。随着运行时间的延长，如果不采取措施，这些杂质和腐蚀产物的浓度就会不断增高，当其浓度超过炉水的允许值时，不但影响蒸汽品质，而且还可能形成水垢或水渣，危及锅炉的安全。因此，必须排放一部分炉水，并补充相同量的给水，使炉水的含盐量、含硅量和腐蚀产物的含量维持在炉水允许值以下。

2号机组锅炉设置连续排污和定期排放两种方式，机组正常运行时定期排污不开，只用连续排污来调整。连续排污是从汽包中连续排放炉水，一般安装在汽包正常水位以下200～300mm处。2号机组连排管沿汽包长度方向布置在旋风分离器底部，距汽包正常水位线约200mm。由于2号机组前期汽水品质较好，排污量控制极小，而且不是连续排污。因此怀疑由于锅炉排污量不足造成炉水氯离子含量超标。

将连排流量分别控制在5t/h、10t/h、15t/h，各持续一周后取炉水水样化验，观察水质变化情况，测试结果见表2。

表2 2号机炉水水质随连排流量变化情况 μg/L

由表2可以看出，持续的大流量排污，2号机炉水氯离子含量确有所下降，但仍然异常，且有反复，同时汽水损失率明显增大。调整连排量，是治标不治本的做法，因此，锅炉排污量大小不是造成炉水氯离子含量超标的根本原因。

2.2 给水品质对炉水水质的影响

锅炉给水质量的好坏会直接影响炉水的品质，进而影响到机组安全、经济的运行。因此，2号机组炉水氯离子含量超标，首先对给水进行了水质检测。选取运行状况良好的8号机组，分别取给水、炉水、蒸汽水样进行对比，化验结果见表3。

从表3可知，2号机组给水氯离子含量比8号机组高，导致炉水、蒸汽氯离子含量增长明显。2号炉水氯离子含量超标和给水氯离子无故增大有直接关系，随后检测炉水氯离子随给水氯离子变化而变化的情况。在不计锅炉排污量的情况下，给水氯离子含量越高，炉水氯离子含量越高，当给水氯离子含量超过2μg/L时，在不调整锅炉排污量的情况下，炉水氯离子含量即超标。而正常机组的给水氯离子含量都在2.0μg/L以下，因此2号机组炉水氯离子含量超标是由于给水氯离子异常造成的。

锅炉给水由汽轮机的凝结水、补给水、生产返回水和各种热力设备的疏水等组成，检测这些水汽均符合标准，且2号机组的这些给水组成部分都要经过精处理设备处理，因此认为给水水质异常是凝结水经过精处理设备处理之后所致。

表3 不同机组水质对比μg/L

2.3 精处理对炉水水质的影响

2号机组凝结水处理采用中压系统、全容量过滤、除盐精处理的方式，设置2×50%凝结水量的前置过滤器和高速混床。正常情况下，2台过滤器、2台混床均处于连续运行状态，无备用设备。每台混床出口设置树脂捕捉器，确保破碎树脂不会进入热力系统。树脂采用美国罗门哈斯公司的大孔均粒树脂，阳、阴树脂体积比为1∶1，装填量为7.1m3/台。2台混床共用1套体外再生装置，采用CONESEP锥斗分离法，通过光电装置来检测阴、阳树脂界面，具有较高的分离度。再生液为盐酸和液碱，再生液的浓度和质量均能满足再生工艺的要求。精处理出口指标控制氢电导≤0.15μs/cm、SiO2≤15μg/L、钠≤5μg/L。由于设置了前置过滤器，树脂分离采用光电检测控制分离终点，再生度较高，混床实现了氨化运行。在各项指标合格的情况下，单台混床的制水量一般都在50万t以上。

混床氨化运行，虽然可以大大提高制水量、节省大量的药剂，但对再生的各个环节要求都很高，极易出现问题。进入2009年以来，再生用光电检测装置时有故障，无法保障树脂分离效果。因此，发现给水氯离子含量异常后，怀疑精处理出水出现异常，随即对精处理出口、混床出水水样进行化验，水质分析结果见表4。

表4 精处理出口、混床出水氯离子含量 μg/L

精处理出水氯离子含量一般控制在1μg/L以下，2号机组精处理出口指标明显超过正常值，怀疑精处理高速混床漏氯离子或者在释放氯离子。取2号机精处理2台高速混床不同制水量下的出水化验，结果发现混床出水氯离子含量随着制水量的升高而有明显的变化，初期由于床体刚投运、再生效果等因素造成氯离子含量较高;继续运行一段时间后氯离子含量明显下降，当制水量超过10万t时，氯离子含量又会升高。根据运行经验，2号机精处理混床氢型运行周期为7～9天，制水量为10万t左右，超过10万t即进入氨化阶段。因此，混床氨化运行后在释放或漏氯离子，造成这一现象的原因主要有树脂交叉污染、树脂分离不彻底、氨化混床易漏氯离子等。具体分析如下:

(1)树脂交叉污染。2号机精处理再生装置主要由阴再生兼分离罐、阳再生兼贮存罐和界面树脂罐等组成。失效树脂先在阴再生罐内擦洗，洁净后将阳树脂传到阳再生罐分别进行阴、阳树脂再生;再生结束后将阴树脂传到阳再生兼贮存罐混合冲洗后备用。在阴、阳树脂再生结束后冲洗终点用电导来控制，要求电导率≤10μs/cm，满足此条件后再进行混合，混合后冲洗终点也用电导来控制，要求电导率≤0.3μs/cm。

在实际的再生过程中发现，阳树脂冲洗终点电导率有点偏高，阳树脂中会残留有一定的Cl－。从近期再生过程看，各树脂冲洗时间明显延长且不易冲洗合格，特别是阳树脂再生后冲洗时间更长，冲洗电导在规定的时间内很难合格。这些含有残留Cl－的阳树脂在和阴树脂的混合过程中会发生交叉反应，少量阴树脂成为氯型树脂而进入混床内运行。根据离子交换的书序，混床出水阴离子首先为OH－，运行到一定程度时，这些氯型树脂就会逐步释放出氯离子，直接随给水进入到炉水中。

(2)树脂分离不彻底。2号机精处理再生采用CONESEP锥斗分离法，利用光电检测阴、阳树脂界面，可保证阴阳树脂分离后，阴树脂在阳树脂层内的含量(体积比)≤0.4%，阳树脂在阴树脂层内的含量≤0.1%。但在光电检测装置故障后，人工分离树脂时，测算的阳树脂层内阴树脂量约为130L，大大超过设定值。这些阳树脂层内的阴树脂随着阳树脂再生全部转换为氯型树脂，也会在混床运行时逐步将氯离子释放出来进入炉水中。

(3)氨化混床易漏氯离子。凝结水精处理混床运行方式分为氢运行和氨化运行。氢型混床离子交换反应的产物为H2O;氨型混床发生交换产物为NH4OH，而NH4OH的电离度比H2O大得多，不稳定，因此逆反应倾向比较大，出水中容易发生Na+和Cl－漏过现象。混床氨化运行，阴树脂是在碱性条件下工作，也易使反应逆向进行，使吸附着的Cl－又释放到水中。因此，2号机精处理混床制水量达到10万吨进入转氨化阶段后，混床出水的氯离子泄漏量增大，甚至超出标准。

(4)氯离子对氢电导的贡献。研究发现，氯离子浓度对氢电导有一定的影响。35.5μg/L氯离子对氢电导率的贡献是0.426μs/cm，所以微量的氯离子增加对氢电导的影响极其不明显，所以混床氨化运行过程中，氯离子的泄漏量增加，氢电导反映不明显，单纯依靠氢电导超标来判断混床失效，极易导致出现氨化混床氯离子泄漏现象。

3 建议及措施

处理建议:在再生系统光电检测装置正常投运前，混床树脂分离度、再生度无法保证的情况下，精处理混床实行氢型运行;机组正常运行时，在水质正常的情况下，锅炉排污率控制在0.3% ～0.5%之间，即6～10t/h，且至少每季度取炉水水样做一次水质全分析;定期分析凝结水精处理混床进、出口水的氯离子含量，及时掌握精处理混床的运行状况;尽快消除再生系统光电检测装置缺陷，确保其尽早投入运行;严把氢氧化钠的质量关，严禁出现装过盐酸的运输车不经充分冲洗再装氢氧化钠的现象;对树脂再生后的冲洗电导率控制值尽可能设置得低一些，降低交叉污染的可能性;在树脂分离度、再生度都满足混床氨化运行时，不宜将两台混床都实行氨化运行，应该有一台混床保持氢型运行。

处理措施:根据以上分析，要求运行人员在2号机组正常运行时，水质正常的情况下，锅炉排污率控制在0.3% ～0.5%之间，即6～10t/h。拆除2号机精处理1、2号混床出口氢电导离子交换树脂，树脂失效判断标准由监控氢电导改为监控比电导，混床开始氢型运行。同时，在光电检测装置退备人工进行分离阴、阳树脂时，制订统一的判断依据，提高分离度;延长阴、阳树脂置换时间，冲洗终点电导率改为≤5.0μS/cm。之后取2号炉水水样化验，氯离子含量为283.54μg/L，完全合格。

4 结语

精处理混床树脂分离度、再生度不能满足氨化运行的条件，导致混床氨化运行后释放氯离子，单纯氢电导不能明显反映氯离子的泄漏量，致使氯离子直接随给水进入炉水中，含有氯离子的炉水在汽包内进行高度浓缩，促使炉水氯离子浓度急剧升高。如果连排开度不够或锅炉排污量不够，氯离子在炉水中将进一步浓缩，造成炉水氯离子超标。炉水中氯离子含量超标将直接影响蒸汽、凝结水中的氯离子含量，使得精处理入口氯离子含量增大，氨化的混床无法有效除氯，导致精处理更严重的漏氯。如此恶性循环，最终导致炉水中氯离子含量严重超标。因此，混床树脂再生度不够却实行氨化运行是造成2号炉水氯离子超标的根本原因。2号机组锅炉排污量不足，且不进行连续排污，是炉水氯离子超标的重要原因。通过精处理混床实行氢型运行，提高树脂再生度，调整锅炉排污量、连续排污方式，2号机炉水氯离子含量恢复正常。

［1］大唐国际发电股份有限公司.火力发电厂辅控运行［M］.北京:中国电力出版社，2009.

［2］于瑞生，杜祖坤.电厂化学［M］.北京:中国电力出版社，2009.

［3］郭包生，罗奖合，李井泉，等.分床精处理应用于600MW直接空冷机组的汽水品质特点［J］.热力发电，2008，37(4):101 －103.

［4］喻军，张占平，高文峰.火电厂离子交换树脂再生废水处理及减排［J］.电力环境保护，2008，24(6):7－9.